電力電子器件保護(hù).

1、電力電子器件器件的保護(hù)電力電子器件器件的保護(hù) 1.7.1 過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 1.7.2 過電流保護(hù)過電流保護(hù) 1.7.3 緩沖電路（緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1.7過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 1.電力電子裝置過電壓電力電子裝置過電壓 1.7.1 1) 過電壓原因過電壓原因 外因過電壓外因過電壓 (1) 操作過電壓操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guān)操作引起 (2) 雷擊過電壓雷擊過電壓：由雷擊引起(1) 換相過電壓換相過電壓 (2) 關(guān)斷過電壓關(guān)斷過電壓 原因原因: 線路線路電感晶閘管(或與全控型器件

2、反并聯(lián)的二極管)在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷，因而有較大的反向電流流過，當(dāng)恢復(fù)了阻斷能力時，該反向電流急劇減小兩端感應(yīng)出高電壓。 原因原因: 全控型器件關(guān)斷時，正向電流迅速降低全控型器件關(guān)斷時，正向電流迅速降低線路電感線路電感器件兩端感應(yīng)出的過電壓。器件兩端感應(yīng)出的過電壓。電力電子裝置內(nèi)部器件的開關(guān)過程引起 內(nèi)因過電壓內(nèi)因過電壓2. 過電壓保護(hù)措施過電壓保護(hù)措施S圖 1-34FRVRCDTDCUMRC1RC2RC3RC4LBSDC過電壓抑制措施及配置位置F避雷器D變壓器靜電屏蔽層C靜電感應(yīng)過電壓 抑制電容過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 1.7.1 RC1閥側(cè)浪涌過電壓抑制用R

3、C電路 RC2閥側(cè)浪涌過電壓抑制用反向阻斷式RC電路 RC3和RCD抑制內(nèi)因過電壓的措施，屬于緩沖電路范疇RV壓敏電阻過電壓抑制器 RC3閥器件換相過電壓抑制用RC電路RC4直流側(cè)RC抑制電路 RCD閥器件關(guān)斷過電壓抑制用RCD電路1) 常用保護(hù)電路2) RC過電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式+-+-a)b)網(wǎng)側(cè)閥側(cè)直流側(cè)圖 1-35CaRaCaRaCdcRdcCdcRdcCaRaCaRaRC過電壓抑制電路聯(lián)結(jié)方式過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 1.7.1 說明: RC過電壓抑制電路可接于供電變壓器的兩側(cè)（供電網(wǎng)一側(cè)稱網(wǎng)側(cè)，電力電子電路一側(cè)稱閥側(cè)），或電力電子電路的直流側(cè)。3)其他措施：

4、 用雪崩二極管、金屬氧化物壓敏電阻、硒堆和轉(zhuǎn)折二極管（BOD）等非線性元器件限制或吸收過電壓 大容量電力電子裝置可采用下圖所示的反向阻斷式RC電路電力電子裝置過電壓抑制電路圖1-36C1R1R2C2反向阻斷式過電壓抑制用反向阻斷式過電壓抑制用RC電路電路 保護(hù)電路參數(shù)計算可參考相關(guān)工程手冊過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù)過電壓的產(chǎn)生及過電壓保護(hù) 1.7.1 過電流保護(hù)過電流保護(hù)1. 過電流形式過電流形式過載過載和和短路短路1.7.2過電流原因舉例過電流原因舉例過電流保護(hù)過電流保護(hù)負(fù)載觸發(fā)電路開關(guān)電路過電流繼電器交流斷路器動作電流整定值短路器電流檢測電子保護(hù)電路快速熔斷器 變流器直流快速斷路器電流互感器

5、變壓器圖1-37過電流保護(hù)措施及配置位置過電流保護(hù)措施及配置位置1.7.22. 常用保護(hù)措施常用保護(hù)措施1) 快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器。快速熔斷器、直流快速斷路器和過電流繼電器。 選擇快熔原則：(1)電壓等級根據(jù)熔斷后快熔實際承受的電壓確定。(2)電流容量按其在主電路中的接入方式和主電路聯(lián)結(jié)形式確定。(3)快熔的I 2t值應(yīng)小于被保護(hù)器件的允許I 2t值。(4)為保證熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時間電流特性。過電流保護(hù)過電流保護(hù)1.7.2 3) 同時采用幾種過電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。同時采用幾種過電流保護(hù)措施，提高可靠性和合理性。 電子電路作為第一保護(hù)措施，快

6、熔僅作為短路時的部分電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時動作?，F(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時動作。2) 過電流保護(hù)電子電路用電子電路進(jìn)行過電流保護(hù)響應(yīng)快 。適應(yīng): 重要的且易發(fā)生短路的晶閘管設(shè)備或全控型器件(很難用快熔保護(hù)),緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1. 緩沖電路緩沖電路(吸收電路吸收電路)作用作用1.7.31) 關(guān)斷緩沖電路關(guān)斷緩沖電路（du/dt抑制電路）吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑

7、制du/dt，減小關(guān)斷損耗。抑制器件的內(nèi)因過電壓、dv/dt、過電流和di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。2. 緩沖電路類型緩沖電路類型2) 開通緩沖電路開通緩沖電路（di/dt抑制電路）抑制器件開通時的電流過沖和di/dt，減小器件的開通損耗。3) 復(fù)合緩沖電路復(fù)合緩沖電路4) 其他分類法：關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路的結(jié)合3. 緩沖電路作用分析作用分析無緩沖電路影響V開通時電流迅速上升,di/dt很大關(guān)斷時du/dt很大,產(chǎn)生高過電壓a)b)圖 1-38RiV DLVdidt抑 制 電 路緩 沖 電 路LiV DiRsCsVDstuC EiCOdidt抑 制 電 路無時didt抑 制 電 路有時

8、有 緩 沖 電 路 時無 緩 沖 電 路 時uC EiC耗能式緩沖電路耗能式緩沖電路和饋能式緩沖電路饋能式緩沖電路（無損吸收電路）1) RCD緩沖電路 緩沖電路作用a)b )圖 1 - 3 8RiV DLVd id t抑 制 電 路緩 沖 電 路LiV DiRsCsVDstuC EiCOd id t抑 制 電 路無時d id t抑 制 電 路有時有 緩 沖 電 路 時無 緩 沖 電 路 時uC EiCdi/dt抑制電路和抑制電路和緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1.7.3V開通時: Cs經(jīng)Rs向V放電加快V開通 Li作用iC上升速度減慢。V關(guān)斷時

9、：負(fù)載電流通過VDs經(jīng)Cs分流流過V電流減少抑制了du/dt和過電壓。 RCD緩沖電路另一接法(用于中大容量器件)L緩沖電路L緩沖電路負(fù)載負(fù)載a)b)圖1-40EdRsCsEdRsCsVDsRCD吸收電路2) RC吸收電路(主要用于小容量器件)L緩沖電路L緩沖電路負(fù)載負(fù)載a)b)圖1-40EdRsCsEdRsCsVDsRC吸收電路4. 緩沖電路中的元件選擇要求緩沖電路中的元件選擇要求 Cs和Rs的取值可實驗確定或參考工程手冊。 VDs快恢復(fù)二極管，額定電流主電路器件的1/10。 盡量減小線路電感，用內(nèi)部電感小的吸收電容。 中小容量場合，若線路電感較小，可只在直流側(cè)du/dt抑制電路。 對IGB

10、T可以僅并聯(lián)一個吸收電容。 晶閘管在實用中一般只承受換相過電壓，沒有關(guān)斷過電壓，關(guān)斷時也沒有較大的du/dt，一般采用RC吸收電路。緩沖電路緩沖電路（SnubberSnubber Circuit Circuit）1.7.3電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用電力電子器件器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 1.8.1 晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián) 1.8.2 晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián) 1.8.3 電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點并聯(lián)運(yùn)行的特點1.81.8晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián)目的目的:當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時串聯(lián)解決 1.8.1 問題問題: 要求器件均壓特性分散性器件電壓分配不均

11、勻1) 失控: 承受電壓高的器件先達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓而導(dǎo)通另一個器件承擔(dān)全部電壓也導(dǎo)通2) 反向擊穿: 承受反壓高器件先擊穿另一個隨之擊穿1. 概述2. 不均壓影響3. 靜態(tài)均壓措施靜態(tài)均壓措施b)a)圖 1-41RCRCVT1VT2RPRPIOUUT1IRUT2VT1VT2a)伏安特性差異b)串聯(lián)均壓措施晶閘管的串聯(lián)晶閘管的串聯(lián) 1.8.1 選用參數(shù)和特性盡量一致的器件均壓電阻阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于器件阻斷時的正、反向電阻晶閘管的并聯(lián)晶閘管的并聯(lián)1) 目的目的：多個器件并聯(lián)來承擔(dān)較大的電流1.8.22) 問題問題：靜態(tài)和動態(tài)特性參數(shù)差異電流分配不均勻2. 均流措施均流措施 選用特性參數(shù)盡量一致的器件 采用均

12、流電抗器 用門極強(qiáng)脈沖觸發(fā)也有助于動態(tài)均流 當(dāng)需要同時串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時，通常采用先串后并的方法聯(lián)接方法1. 概述概述電力電力MOSFETMOSFET和和IGBTIGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點并聯(lián)運(yùn)行的特點 3. 電力電力MOSFET并聯(lián)運(yùn)行的并聯(lián)運(yùn)行的特點特點1.8.3 Ron具有正溫度系數(shù),具有電流自動均衡的能力,容易并聯(lián) 選用Ron、UT、Gfs和Ciss盡量相近的器件并聯(lián) 電路走線和布局應(yīng)盡量對稱 在源極電路中串入小電感均流電抗器作用 4. IGBT并聯(lián)運(yùn)行的并聯(lián)運(yùn)行的特點特點 在1/2或1/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有負(fù)負(fù)的溫度系數(shù)。 在上述區(qū)段具有正正溫度系數(shù)并聯(lián)使用時也具有電流的自

13、動均衡能力易于并聯(lián)。本章小結(jié)本章小結(jié)1. 主要內(nèi)容主要內(nèi)容MCTIGBT功率 MOSFET功率 SIT肖特基勢壘二極管SITHGTORCTTRIAC LTT晶閘管電力二極管雙極型單極型混合型復(fù)合型（圖1-42GTR2. 電力電子器件類型電力電子器件類型電力電子器件分類電力電子器件分類“樹樹” 主要電力電子器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、基本特性和主要參數(shù)等 電力電子器件的驅(qū)動、保護(hù)和串、并聯(lián)使用 單極型單極型：電力MOSFET和SIT 雙極型雙極型：電力二極管、晶閘管、GTO、GTR和SITH 復(fù)合型復(fù)合型：IGBT和MCT 電壓驅(qū)動型電壓驅(qū)動型本章小結(jié)本章小結(jié)電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型 特點特點：輸入阻抗高，驅(qū)動功率小，驅(qū)動電路簡單，工作頻率高.特點特點：具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)通態(tài)壓降低導(dǎo)通損耗小 工作頻率較低，驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路較復(fù)雜. 當(dāng)前技術(shù)狀況當(dāng)前技術(shù)狀況